(矿床学课件)第一章总论.

矿床学主讲教师：••第一章总论1.1矿床学概论1.2有关矿床的基本概念1.3成矿作用概述1.4矿床成因分类•1.1矿床学概论•一矿产及意义•二矿床学的研究任务•三矿床学研究方法•四矿床学发展简史•五我国的矿产资源概况一矿产及意义1、什么是矿产矿产－是地表或地壳中的、能被人类利用的天然矿物资源。“矿产”一词，实际上是经济学或者是商业上的名称。意义－是衡量一个国家物质财富、科学文化水平和经济发展的重要尺度。•2.矿产资源的特点•与其他自然资源相比，矿产资源有其显著的特点，主要表现在：•(1)矿产资源的不可再生性：矿产资源是在地球几十亿年的漫长历史过程中，经过各种地质作用形成的，一旦被开采利用，在人类历史进程中则难以再生出来。地壳上优质易采的矿产资源总是愈来愈少。也就是说，在一定的技术经济条件下，有经济价值的矿产是有限的。因此，人类必须节约、保护矿产资源，并加强地质找矿工作，研究提高采、选、冶等工艺技术，扩大矿产资源，减缓资源危机的到来。•(2)矿产资源分布的空间不均衡性：地质历史时期地球上成矿活动的差异极大，加之成矿物质在地壳内的分布本来就不均一，以及成矿地质条件的制约，使得矿产资源分布的不均衡性十分突出。例如，在29种主要金属矿产中，有19种矿产储量的3/4集中在5个国家，如南非的金、铬铁矿等5种矿产储量占世界总储量的1/2以上；中国的钨、锑占世界总储量的近1/2，中国的稀土资源占世界总储量的90%以上；煤主要集中在中国、美国和前苏联，约占世界总储量的70%以上；石油则主要集中在海湾国家；智利国土面积相当于我国青海省，但铜矿资源量列世界之首。•(3)矿产资源概念的可变性：在自然界，矿产资源是以各种形态地质体(矿床或矿体)的形式存在的，只有在技术经济条件适合的情况下，矿床才能被开发利用，否则得不偿失。随着技术经济条件的变化，矿床的概念也会发生变化。科学技术是不断进步的，社会经济也是不断向前发展的，因此很多原来被认为不是矿床的地质体正逐渐成为可供人类开发利用的矿床。矿产资源的这一特点还进一步导致了矿产资源在数量上的不确定性。由于界定矿床的技术经济条件在不断变化，矿产资源在数量上总是处在动态变化之中。•(4)矿产资源赋存状态的复杂多样性：矿产资源只有少部分出露地表，绝大多数隐藏在地下。矿体的形态、产状及与围岩的关系等因素的千变万化，不是任何简单的模式所能概括的。寻找、探明矿床需要进行大量的地质调查和矿床勘探工作。开采过程中，也经常对尚未揭露部分的矿体了解不够，随时可能发生预想不到的变化。因此，探矿和采矿工作具有很大的风险性。此外，随着生产的不断发展，采矿速度的加快，近地表的矿产资源日益减少，找矿任务也日益艰巨，开采、冶炼的条件日益困难和复杂。•(5)矿产资源具有多组分共生的特点：矿产资源主要以矿床形式存在于地壳中。由于不少成矿元素地球化学性质的近似性和地壳构造运动、成矿活动的复杂多期性，自然界单一组分的矿床很少，绝大多数矿床具有多种可利用组分共生和伴生在一起的特点。此外，同—地质体或同一地质建造内，也可能蕴藏着两种或更多的矿体。因此，在矿产勘查过程中，必须注意综合找矿、综合评价；在开发利用中，必须强调综合开发、综合利用。如：天然气如：石油、卤水及地下水矿产液体矿产固体矿产气体矿产如：主要的金属及非金属矿产3、矿产分类（1）状态分类：（2）矿产种类－按工业用途分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四类。（－）金属矿产1）黑色金属，包括铁、锰、铬、钒、钛等。2）有色金属：铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡．钼、铋、锑、汞等．3）轻金属：铝、镁等（有的分类将其归入有色金属中）．4）贵金属：金、银、铂、钯、锇、铱、钉、铑等。5）放射性金属；铀、钍、镭等。6）稀有、稀土和分散金属，可分为三类：①稀有金属；钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。②稀土金属：i．轻稀土金属：包括镧、铈、镨、钕、钐等；n．重稀土金属：包括钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等。③分散金属：如锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲等。（二）非金属矿产1）冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等。2）化学工业原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石、石灰岩等。3）工业制造业原料：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等．4）压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。5）陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高岭土和粘土等。6）建筑及水泥原料：如砂岩、砾岩、浮石、白至、石灰岩、石膏、花岗岩、珍珠岩和松脂岩等。7）宝石及工艺美术材料：如硬玉、软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、琥珀、蛇纹石、孔雀石、电气石和绿柱石等。还有铸石材料（加辉绿岩），研磨材料（如石榴石、金刚石、刚玉等）以及新技术矿物原料（如蓝石棉、钛磁铁矿、金红石等）。（三）可燃有机矿产1）固体的：如煤、石煤、油页岩、还有地蜡、地沥青等。2）液体的：如石油。3）气体的：如天然气等。（四）地下水资源包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水以及有用元素（溴、碘、硼、镭等）含量达到提取标准的卤水等。二、矿床学的研究任务•矿床学或矿床地质学－是地质学中的主要学科之一,是研究各类矿床的特征、形成条件、成因、经济意义及其时空分布规律的科学。由于矿床学是直接应用于矿物资源开发和利用的地质学科，所以也称为经济地质学。•矿床学以矿床为研究对象，其基本任务是：①正确认识各类矿床的地质特征、形成条件和形成过程，查明矿床的成因。②查明矿床在时间上和空间上的演化特征，认识矿床在地壳中的分布规律，预测在何种地质环境中，可以期望找到何种矿产和矿床类型。•为了完成上述两项基本任务，矿床学需要研究以下具体内容：•(1)研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，确定矿产的质量和加工工艺性质；•(2)测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；•(3)研究矿床与地层、构造、岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用、生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；•(4)研究矿床形成的物理、化学、生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；•(5)研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用，研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间、空间分布规律。•由上述可见，矿床学的研究内容是多方面的，它是一门综合性的直接用于生产实践的地质科学。它的研究成果直接用于矿产预测、找矿、勘探、评价和采矿、选矿、冶炼等工作，因此是国家建设很需要的一门科学。•三、矿床学的研究方法•在长期的实践过程中，人们逐步总结出一套对矿床进行研究的方法，主要包括野外(现场)观察、室内研究和综合分析3个阶段。•1、野外(现场)观察：①在系统研究和总结区域地质、矿区地质和矿床地质资料的基础上，在矿床范围内进行详细的观察和编录，测制各种地质图、剖面图和素描图等，查明矿床范围内的地质情况，即地层、岩浆岩、构造活动等情况；②利用槽探、井探和坑道等手段，查明矿体在空间上的具体位置和形状、大小、产状特征；③对矿体和围岩进行系统的取样和分析，了解矿体和围岩的物质成分及其在空间上的变化规律；④应用地球物理勘探技术方法，了解矿体在空间上的分布和延伸情况；⑤应用地球化学勘探技术方法，研究地壳中元素的分布及其运动规律，其目的是通过发现与矿化有关的地球化学元素异常，寻找有经济价值的矿床。•2、实验室研究：①用反射光和透射光显微镜鉴定、研究透明与不透明矿物的种类、结构构造、生成顺序和形成方式，划分成矿阶段。查明一些矿物的赋存状态，以及测量矿物颗粒大小和交生关系等影响矿石加工工艺的性质。②矿物包裹体研究：这里包裹体指的主要是矿石中某些矿物内部的气液相包裹体，它们是当矿物形成时被捕获在其晶体缺陷中的少量成矿流体。在显微镜和冷、热台上研究改变温度时气液相包裹体的变化可测得或计算出成矿时的矿液成分及温度、压力，也可以测定其盐度、密度、pH值、氧化还原指标等。③用各种化学分析方法、发射和原子吸收光谱、X光萤光分析、中子活化、电子探针和离子探针等分析方法，确定有关岩石和矿物的化学成分及矿物微区的化学成分；④利用差热分析、X光分析、电子显微镜、红外光谱、顺磁共振、穆斯鲍尔谱及其他谱学方法，研究有关矿物的结构、种类和原子价态；⑤用同位素地质学方法确定成矿时代、成矿物质来源、成矿的物理化学条件等；⑥进行有关的成矿成岩模拟实验：采用高温、高压实验装置，模拟成矿过程。•3、综合分析：在野外和实验室工作的基础上，运用计算机技术处理数据资料，提取有用信息，对各种数据、资料、信息进行综合分析与对比，编制综合性的图件和专题性图件，如地质图、岩相古地理图、构造裂隙系统图、岩浆岩及岩相图、围岩蚀变图、成矿阶段与矿物生成顺序图，以及各种辅助图件，总结矿床成因、矿床和矿体的时空分布规律，对找矿勘探工作提出建议。•还要综合地质勘探、水文地质及其他经济技术资料准确评定矿床的工业价值及其利用的可能性。•四矿床学发展简史•春秋战国：铁铸刑鼎、盐井、石棉做布•秦、汉：煤做燃料，钢铁达较高水平•唐、宋：李时珍（本草纲目）、宋应星（天工开物）描述160种以上矿物用途、产地和性状•远古时代：旧石器、新石器，铜器、铁器•十六世纪中叶(1546年)：地表水渗透至地下加热，溶解岩石中成矿物质，沉淀在裂隙中（阿格里格拉）成矿。•十七世纪中叶：地球深处金属呈溶液或升华物上升到冷凝地壳裂隙中沉淀（笛卡尔）。•十八世纪：“水成论”、“火成论”激烈争论崩落或地震，洋底裂隙，化学物质充填形成矿脉（维尔纳）。成矿物质以熔融状态注入地壳，硅酸盐和硫化物不溶于水（赫顿）。•十九世纪：“火成论”占主导•二十世纪：多元成矿论•五、我国的矿产资源概况•我国幅员辽阔，从成矿角度看，世界三大成矿域都进入中国境内，所以矿产资源丰富，矿产种类较为齐全。截止2002年底，我国已发现矿产171种，其中158种已探明了储量(陈毓川，2005)。有些矿产的储量相当丰富，如稀土金属、钨、锡、钼、锑、铋、硫、菱镁矿、煤等均居世界前列，尤其是我国钨资源量占世界总量的43%(主要集中在华南地区)，锑资源量占世界探明总量的44%，内蒙古白云鄂博一个矿床的稀土金属储量即相当全球总储量的3倍。•然而，由于我国人口众多，经济技术目前还不够发达，而大规模的经济建设对矿产的需求量则日益增加，已发现并能为之利用的矿产资源有相当部分目前还不能满足经济建设的需求。因此，我国目前矿产资源形势仍不容乐观，有些矛盾日益突出。•我国矿产资源的总体形势是：•1、成矿地质条件多样，矿产资源比较齐全•我国矿产潜在储量总值居世界第3位(仅次于美国和原苏联)，是世界上少数矿产资源比较齐全的国家之一。一些矿产品可以自给，部分有余并可出口。但是，若以国土面积平均，则居世界第6位；人均资源占有量则远低于世界平均水平，位居世界第53位。•2、有的矿产资源十分丰富，但有的却严重不足•在主要金属、非金属矿产中，我国拥有储量居世界前列或具相当优势的有：钨、锡、钼、锑、稀土、钽、铌、铍、锂、芒硝、菱镁矿、重晶石、膨润土、耐火粘土、石棉、萤石、滑石、石膏、石墨、煤等，我国较丰富的矿产还有铁、铝、铅、锌、汞、硫、硼、高岭土、珍珠岩、磷等。但有的矿产资源不足，甚至严重短缺，如富铁、铜、钾盐、铬铁矿、金刚石、钴、石油、天然气等，石油和不少金属矿产依赖进口。•3、一部分重要矿种富矿少、贫矿多•我国探明铁矿储量仅次于原苏联、巴西，但富矿却只占6%，需要进口；铝土矿探明储量居世界第五位，但质量低，冶炼难。•4、伴生矿多，单一矿种少，综合利用程度低，浪费严重•我国许多矿石都不是单一矿种，常伴有多种元素。据统计(翟裕生，2002)，我国25%的铁矿、40%的金矿、80%的有色金属矿和大多数地区的煤矿都有其他矿产与之共生或伴生。这有利于资源的综合利用，但也给选矿和冶炼带来不少难题。•5、矿产分布极不均衡，有不少重要矿产位于边远地区•如北方富煤、南方富磷，需“南磷北运，北煤南调”；许多重要矿产资源位于边远地区，如西藏的铬、铜，新疆的石油和镍，广西和云